JP2002158192A

JP2002158192A - 半導体デバイス製造におけるパターン転写法

Info

Publication number: JP2002158192A
Application number: JP2001252337A
Authority: JP
Inventors: Hideki Matsumura; 英樹松村; Minoru Terano; 稔寺野; Kohei Nitta; 晃平新田; Kenichiro Kida; 健一郎木田
Original assignee: Ishikawa Seisakusho Ltd
Current assignee: Ishikawa Seisakusho Ltd
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】凹凸パターンが形成された型をレジスト膜に
プレスして行うパターン転写において、プレス後のレジ
スト膜のエッチングを安価で簡便なウェットエッチング
によって実現する。【解決手段】凹凸型をプレスした後のレジスト膜を紫
外線照射によって選択的に変性させた後、ウェットエッ
チングを行う。あるいは、プレス時の型の加熱温度をレ
ジスト膜の熱劣化温度に設定して型をプレスすることに
より、レジスト膜を選択的に変性させた後、ウエットエ
ッチングを行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ、フ
ィールドエミッションディスプレイ、有機ＥＬディスプ
レイ、太陽電池、半導体などの半導体デバイスの製造時
における回路パターンの転写方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】基板へのパターン転写法として、米国特
許５７７２９０５号が提案されている。この方法は、表
面に凹凸のパターンが形成された凹凸型を、基板上に形
成されたレジスト膜にプレスすることで、該レジスト膜
上に凹凸パターンを形成し、その後、そのレジスト膜を
表面からドライエッチングすることで、基板上にレジス
ト膜のパターンを形成させる方法である。この方法によ
れば、これまでのパターン転写において主流になってい
たフォトリソグラフィー法と同程度の微細なパターン転
写が可能な上、転写時間が短く、フォトリソグラフィー
法で必要とした高価な露光装置を必要としないという利
点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の米国
特許５７７２９０５号の場合、凹凸型プレス後のレジス
ト膜のエッチングをドライエッチングで行っているた
め、プラズマ発生装置や真空機器を有する非常に高価な
ドライエッチング装置を必要とする上、真空を用いるた
めに生産性が悪いという問題がある。一方、エッチング
方法には、上述のドライエッチング法の他に、ウェット
エッチング法がある。この方法は、エッチング液に基板
を浸漬して行うだけの簡単な方法であるので、非常に安
価な方法である。しかし、凹凸パターン形成後のレジス
ト膜にウェットエッチングを適用した場合、高分子材料
であるレジスト膜を精密にエッチングすることが難し
く、プレスによって形成された凹凸パターンを精度良く
基板上に形成することが非常に難しいという問題があ
る。

【０００４】さらに、半導体デバイスの回路パターン転
写の場合、転写されるパターン部分は、基板全面積に対
して非常に小さい場合が一般的に多い。しかし、そのよ
うなパターン転写を上述の米国特許５７７２９０５号で
行う場合、凹凸型の凸部、つまり、プレスする面積が非
常に大きくなるため、レジスト膜に凹凸パターンを形成
するには、非常に大きなプレス荷重が必要となり問題が
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上述
の問題点を解消したパターン転写方法を提供せんとする
もので、半導体デバイスの製造時、基板上に回路パター
ンを転写するに際し、凹凸型のプレス時、もしくは凹凸
型のプレス後、レジスト膜を選択的に可溶性または不溶
性に変性させることにより、ウェットエッチングによっ
てレジスト膜のエッチングを可能とすることを特徴とす
る。このレジスト膜の選択的な変性については、凹凸型
のプレス時あるいはプレス後のレジスト膜への波長２０
０〜４００ｎｍの紫外線照射によって行う。あるいは凹
凸型をレジスト膜の熱劣化温度に加熱してプレスするこ
とによって行う。

【０００６】レジスト膜に紫外線照射を行ない、レジス
ト膜を選択的に変性させるという点で、従来のパターン
転写技術であるフォトリソグラフィー法と似ているが、
本発明では、フォトリソグラフィー法のようにフォトマ
スクを介せず、凹凸型のプレスによって形成されたレジ
スト膜の凹凸パターンによって、レジスト膜を選択的に
変性させるという点に大きな特徴がある。すなわち、凹
凸型のプレスによって形成されたレジスト膜の凸パター
ンを紫外線のマスクとすることにより、レジスト膜凸パ
ターンの下部のみが紫外線照射の影響を受けず、非変性
部となり、それ以外の紫外線照射部は、変性部となる、
というふうに、選択的に変性部と非変性部を形成でき
る。さらに、凹凸型のプレスによって形成された凹凸形
状のレジスト膜では、凹凸のアスペクト比が非常に高い
ため、紫外線照射では、フォトリソグラフィー法の露光
装置のように非常に高精度の平行ビームを作り出す必要
がない。すなわち、超高精度の光学機器を必要とせず、
紫外線ランプによる紫外線照射のみで、レジスト膜を選
択的に変性させることが可能であるため、非常に安価な
方法となる。

【０００７】紫外線照射による選択的な変性は、先述し
たように、レジスト膜を紫外線照射によって可溶化する
方法と不溶化する方法がある。

【０００８】可溶化する場合、レジスト膜に紫外線照射
によって可溶化する高分子材料を使用して、先述したよ
うに、凹凸型によって形成された凹凸形状のレジスト膜
に紫外線照射を行ない、レジスト膜凸パターンの下部の
みを不溶性の非変性部とし、それ以外は、可溶性の変性
部にする。それをウェットエッチングして凸パターン下
部の不溶性の非変性部のみを基板上にレジストパターン
として形成する。この方法では、レジスト膜に、紫外線
照射によって可溶性となるポジ型フォトレジスト、Ｄｅ
ｅｐＵＶ用ポジ型レジスト、電子線レジスト、ポリスチ
レン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート（Ｐ
ＭＭＡ）及びそれらの共重合体を使用することが好まし
い。

【０００９】逆に、不溶化する場合、レジスト膜に紫外
線照射によって不溶化する高分子材料を使用して、凹凸
型によって形成された凹凸形状のレジスト膜に紫外線照
射を行ない、レジスト膜凸パターンの下部のみを可溶性
の非変性部とし、それ以外は、不溶性の変性部にする。
それをウェットエッチングすると凸パターン下部の非変
性部がエッチング液に溶解するため、凸パターン部分が
基板から脱離して、不溶性に変性した凹パターンのみが
基板上にレジストパターンとして形成される。この方法
では、紫外線照射によって不溶性となるネガ型フォトレ
ジスト、ＤｅｅｐＵＶ用ネガ型レジストを使用すること
が好ましい。

【００１０】さらに、凹凸型プレス時のプレス条件を向
上させた方法として、下層に紫外線照射によって変性す
るレジスト膜を形成し、表層に凹凸型によるプレスによ
って成形しやすいレジスト膜を形成するといった、レジ
スト膜を２層構造にする方法がある。この場合、基板上
に２層レジストを形成して、凹凸型のプレスを行ない、
表層のレジストに凹凸パターンを形成する。凹凸型のプ
レスによって形成されたレジスト膜の凸パターンを紫外
線のマスクとすることにより、レジスト膜凸パターンの
下層のレジストが紫外線照射の影響を受けず、非変性部
となり、レジスト膜凹パターンの下層のレジストは紫外
線照射の影響を受けて、変性部となる。紫外線照射によ
る変性は、先述したように、レジスト膜を可溶性あるい
は不溶性とすることで行なう。それをウェットエッチン
グして不溶性のレジストのみが基板上にレジストパター
ンを形成する。

【００１１】さらに、このレジスト膜を２層構造にする
方法では、あらかじめ、２種類のレジスト膜材料のフィ
ルムを貼り合わせて形成しておき、その２層フィルムを
基板に貼り付けることによって、２層構造のレジスト膜
を形成することで、レジスト膜形成を簡略化できるのみ
ならず、レジスト材料の消耗を最小限に、さらに、非常
に大きなサイズの基板に対しても、膜厚を均一にレジス
ト膜を形成できるという利点がある。

【００１２】このレジスト膜を２層構造にする方法おい
て、下層のレジスト膜を紫外線によって可溶化する場合
には、下層のレジスト膜に、ポジ型フォトレジスト、Ｄ
ｅｅｐＵＶ用ポジ型レジスト、電子線用レジストを使用
することが好ましい。あるいは、不溶化する場合には、
下層のレジスト膜に、ネガ型フォトレジスト、Ｄｅｅｐ
ＵＶ用ネガ型レジストを使用することが望ましい。ま
た、表層のレジスト膜には、凹凸型のプレスによって、
成形が容易であるポリエチレン、ポリスチレン、ポリプ
ロピレン、アクリルあるいはそれらの共重合体を使用す
ることが好ましい。

【００１３】レジスト膜を２層構造にする方法での利点
は、表層に凹凸型によるプレス成形しやすい材料を使用
できると同時に、下層に紫外線照射によって変性しやす
い材料を用いることができるため、凹凸型でのプレス条
件及び、紫外線強度、照射時間といった紫外線照射条件
を向上することが可能である。ただし、２層レジストの
エッチングは、２段階で行なう必要がある。そのため、
転写条件や生産性を考慮し、単層レジストで転写する
か、２層レジストで転写するかは、適宜選択することが
重要である。

【００１４】これまで記述した紫外線照射によってレジ
スト膜を選択的に変性させる方法では、例えば、コンタ
クトホールなどの穴を開けるような基板全面積に対して
小さい穴を開ける場合は、コンタクトホールパターンを
凹凸型の凸パターンに形成してプレスして、紫外線照射
によって可溶化の変性を行なう方法を用い、ＴＦＴパタ
ーンのように基板全面積に対して小さなパターンを凸パ
ターンとして残したい場合には、ＴＦＴパターンを凹凸
型の凸パターンに形成してプレスして、紫外線照射によ
って不溶化の変性を行なう方法を用いるというように、
パターンによって、転写方法を適宜選択することが重要
である。それは、プレス部となる凸型ができるだけ小さ
い方が、より小さなプレス荷重で成形可能であるためで
ある。

【００１５】また、以上の紫外線照射によってレジスト
膜を選択的に変性させる方法では、紫外線照射とウェッ
トエッチングを同時に行なうと、生産性を向上させるこ
とが可能である。

【００１６】パターンサイズが比較的大きいサイズの転
写においては、プレスに使用する凹凸型に、転写するパ
ターン形状の凹凸の他に、そのパターンサイズよりも小
さな凹凸が形成されたダミーパターンを形成して、プレ
スを行なうと、プレス部分の面積を小さくすることがで
き、プレス荷重を大幅に低減することが可能である。ダ
ミーパターンには、転写するパターンの１／２以下程度
の小さなパターンを用いることが好ましい。しかし、こ
のダミーパターンを用いる方法では、ダミーパターンに
よって転写精度が多少悪くなるため、数μｍオーダーの
微細なパターンでは困難である。例えば、数１０〜数１
００μｍオーダーの比較的大きなパターンについて有効
である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明を図面に基づいて、具体的
に説明する。紫外線照射によってレジスト膜を選択的に
変性して行なう方法について、図1から図9を用いて説明
する。図１にて、レジスト膜形成について述べる。図1
において、１は基板であるが、この基板１は、Ｓｉ基
板、ガラス基板、石英基板あるいは、これらの基板上に
シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、アモルファスシリコ
ン、多結晶シリコンなどの金属の積層膜が堆積されたも
のでもよい。２は、レジスト膜で、このレジスト膜形成
は、溶媒にレジスト材料を溶解させて作製したレジスト
液を回転させた基板１に塗布して行うスピンコート法、
あるいは、レジスト材料のフィルムを基板１に直接貼り
付けるフィルム貼付法によって行うことができる。レジ
スト膜としては、本発明のパターン転写後の基板あるい
は積層膜のエッチングで使用される酸系薬品に耐性があ
り、凹凸型の加熱プレスによって成形可能な熱可塑性
で、紫外線照射によって変性するという性質を併せ持つ
高分子材料を使用する。紫外線照射によって、レジスト
膜を可溶化する場合は、ポジ型フォトレジスト、Ｄｅｅ
ｐＵＶ用ポジ型レジスト、電子線レジスト、ポリスチレ
ン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭ
ＭＡ）及びそれらの共重合体のいずれかを用いることが
望ましい。また、紫外線照射によって、レジスト膜を不
溶化する場合は、ネガ型フォトレジスト、ＤｅｅｐＵＶ
用ネガ型レジストのいずれかを用いることが望ましい。

【００１８】図２は、プレスに使用する凹凸型を示す。
凹凸型３は、前記基板１と同サイズの形状をしていて、
この片面には、転写するパターン形状が凸となっている
パターン４が設けられている。この凹凸型の材質は、前
記基板１と同様Ｓｉ基板、ガラス基板、あるいは石英基
板がよい。この凹凸型３は、フォトリソグラフィー法に
よってパターン転写後、ふっ硝酸などの酸系薬品による
ウェットエッチングによって、あるいは、ドライエッチ
ングによって作製することができる。パターン４は、転
写するパターンの一例であり、転写したいパターン形状
によって適宜選択されるものとする。また、パターン４
の凸部の深さは、例えば５μｍ程度とするが、これもレ
ジスト膜２の膜厚や凹凸型のプレス条件などによって適
宜選択されるものとする。また、凹凸型のプレス工程に
おいて、レジスト膜２の凹凸型への溶着が問題となる場
合、凹凸型３の表面にフッ素系の樹脂コートを行っても
よい。

【００１９】次に、レジスト膜２を形成した基板１上
に、凹凸型３をプレスし、レジスト膜２上に凹凸パター
ンを形成する工程について図３を参照に説明する。図３
では、パターン４を有する凹凸型３を、基板１に形成さ
れたレジスト膜２にプレスする状態を示している。５
は、加熱プレス装置で、上下一対のホットプレート６、
６を備えていて、この上下ホットプレート６、６の間に
試料を挟み込み、上ホットプレートを下方に移動させて
押圧するといった加熱しながらプレスするという機構を
備えている。即ち、下ホットプレート６ａ及び上ホット
プレート６ｂは、それぞれヒーター６ｃを内蔵してい
て、そのうち下プレート６ａは固定され、一方、上プレ
ート６ｂは、支柱６ｄ、６ｄに、上下に昇降自在に取付
けられている。このホットプレート６ａ、６ｂによっ
て、凹凸型３と基板１をプレスする。ホットプレート
は、凹凸パターンを成形しやすい温度に適宜加熱して行
なう。このように凹凸型３をレジスト膜２にプレスする
ことにより、レジスト膜２上に凹凸パターンを形成する
ことができる。

【００２０】図４は、プレス後のレジスト膜２の形状を
示している。プレスによって、レジスト膜２に凸パター
ン７と凹パターン８が形成される。

【００２１】このようにして、レジスト膜２上に凸パタ
ーン７と凹パターン８を形成後、レジスト膜２に対して
紫外線照射を行う。図５は、その紫外線照射工程を示
す。９は紫外線ランプを示す。先のプレスによって凹凸
パターンが形成されたレジスト膜２に紫外線を照射す
る。ここで使用される紫外線は、レジスト膜２が変性し
やすい波長である２００〜４００ｎｍであることが好ま
しい。この紫外線照射によって可溶化するレジスト膜を
用いた場合、主鎖あるいは側鎖が分断されるなどの変性
（可溶化）が生じる。また、紫外線照射によって不溶化
するレジスト膜を用いた場合、紫外線を吸収した部分に
変性（不溶化）が生じる。

【００２２】この紫外線照射による変性は、紫外線が照
射されたレジスト膜表面より開始するので、紫外線照射
時間及び紫外線強度を制御することにより、レジスト膜
２に、変性部と非変性部を選択的に形成することができ
る。即ち、図７は、紫外線照射後のレジスト膜２の変性
部１０と非変性部１１を示しており、このように、凹パ
ターン８は全て変性部１０となり、凸パターン７の表面
側は変性部１０となるが、凸パターンの基板側は、紫外
線が到達しないため変性せずに非変性部１１となる。

【００２３】その後、図７に示すように、容器１３に入
れられたレジスト膜のエッチング液１２に基板１を浸漬
して、ウェットエッチングを行う。紫外線照射によって
可溶化するレジスト膜を用いた場合は、レジスト膜の変
性（可溶化）部１０がエッチング液に溶解するが、非変
性部１１は、エッチング液に溶解せず、基板上に残る。
即ち、図８に示すように、ウェットエッチング後、基板
１上にはレジスト膜の非変性部１１の凸パターンのみが
基板上にパターンとして残る。反対に、紫外線照射によ
って不溶化するレジスト膜を用いた場合は、ウェットエ
ッチングを行なうと、非変性部１１のレジストが溶解す
る。非変性部１１のレジストが溶解するとその上のレジ
スト膜も基板１から離脱する。したがって、レジスト凹
部の変性（不溶化）したレジストのみが基板上にパター
ンとして残る。

【００２４】図１０に、紫外線照射とウェットエッチン
グを同時に行う方法を示す。先述のようにレジスト膜２
に凹凸型３をプレスすることによって、レジスト膜に凹
凸パターンを形成後、エッチング液１２に基板１を浸漬
すると同時に紫外線ランプ９により紫外線照射を行な
い、レジスト膜表面を変性させながら変性（可溶化）し
た部分をエッチング液によって溶解させる、あるいは、
変性（不溶化）しなかった部分を溶解させる。このよう
に紫外線照射とウェットエッチングを同時に行うと、工
程を簡略化できる。

【００２５】また、２層構造のレジストを用いた方法に
ついて、図１１から図１３を用いて説明する。図１１に
て、レジスト膜形成について述べる。図１１において、
１は基板で、２、１４は、レジスト膜である。下層のレ
ジスト膜２には、先述した紫外線照射によって可溶化、
あるいは不溶化の変性を生じるレジスト膜のいずれかを
使用し、表層のレジスト膜１４は、凹凸型のプレスによ
って成形加工が容易であるポリエチレン、ポリスチレ
ン、ポリプロピレン、アクリルあるいはそれらの共重合
体のいずれかを使用する。このレジスト膜形成は、先の
レジスト膜単層の場合と同様に、スピンコート法によっ
て行なうことが可能であるが、２層とするため、２回の
スピンコートが必要である。それに対して、レジスト材
料のフィルムを基板１に直接貼り付けるフィルム貼付法
によって行う方法では、あらかじめ２層構造のレジスト
フィルムを作製しておけばそれを貼り付けるのみでよい
ため、生産性が良い。さらに、レジストフィルムの貼り
付けによってレジスト材料の消耗を最小限にすることが
できるとともに、大面積基板に対しても、均一な膜厚で
レジスト膜を形成できるという利点がある。このよう
に、スピンコート法、フィルム貼り付け法のいずれかに
よって２層構造のレジスト膜を形成する。

【００２６】このように基板上に形成した２層構造のレ
ジスト膜に対して、先と同じように凹凸型３によるプレ
スを図３のように行なう。そのプレス後のレジスト膜を
図１２に示す。２層レジストの表層のレジスト膜１４に
凸パターン７と凹パターン８が形成される。

【００２７】凹凸パターンが形成されたレジスト膜に先
と同じように、紫外線照射を行なう。紫外線照射によっ
て、選択的に変性が生じたレジスト膜を図１３に示す。
表層のレジスト膜１４の凹パターン８から紫外線が透過
して、下層のレジスト膜２に変性部１０が生じる。一
方、レジスト膜１４の凸パターン７の下層のレジスト膜
２は、紫外線が到達せずに非変性部１１となる。

【００２８】このように、紫外線照射によって下層のレ
ジスト膜２を選択的に変性した後、先の図7のようにウ
ェットエッチングを行なう。エッチングを行なう際、ま
ず、表層のレジスト膜１４を専用のエッチング液によっ
てエッチングする。次に、下層のレジスト膜２のエッチ
ングを行なう。下層のレジスト膜２のエッチングを行な
うと、紫外線照射によって可溶化するレジスト膜を用い
た場合は、変性部１０がエッチング液に溶解して、非変
性部１１が基板にパターンとして残る。紫外線照射によ
って不溶化するレジストを用いた場合は、非変性部１１
がエッチング液に溶解して、変性部１０が基板にパター
ンとして残る。

【００２９】さらに、ダミーパターンを用いての、凹凸
型のプレス荷重を低減する方法について説明する。図１
４は、ダミーパターンを有する凹凸型１５を示してい
る。凹凸型１５には、転写するパターン１６以外に凹凸
型の凸部分をうめるようにダミーパターン１７を有して
いる。このダミーパターンは、ライン形状でもドット形
状でもよいが、このパターンサイズは、パターン１６よ
りも微細である必要があり、好ましくはパターン１６の
サイズの１／２以下であることが望ましい。

【００３０】先述したようなレジスト膜に紫外線照射に
よって変性（可溶化）するレジストを使用し、凹凸型１
５を、図３で示した凹凸型３のかわりにレジスト膜２に
対してプレスを行う。あるいは、図１１で示した２層構
造のレジスト膜に対してプレスを行なう。プレスによ
り、図１５ようにレジスト膜２に、転写したい凸パター
ン７以外にダミーパターンによって形成された微細な凸
パターン１８が形成される。２層構造のレジスト膜の場
合も、同様に、表層のレジスト膜１４に、転写したい凸
パターン７以外にダミーパターンによって形成された微
細な凸パターン１８が形成される。このように形成され
たレジスト膜２あるいは１４に対して、紫外線照射を行
うと、図１６に示すようにダミーパターンによって形成
された凸パターン１８は、紫外線によって変性部１０と
なり、凸パターン７の基板側は、紫外線が到達しにくい
ために非変性部１１となる。これにウェットエッチング
を施すことにより、結果として、図１７のように基板１
上に、レジスト膜の凸パターン１１を残すことができ
る。

【００３１】このダミーパターンを用いる方法は、より
プレス荷重を小さくしたい場合に有効である。例えば、
先に述べたように、パターンの転写部が基板全面積に比
較して、非常に小さい、あるいは、大きいといった判別
が難しいような、パターン部と非パターン部の面積が半
々の場合や、レジストが変形しにくいような大きなサイ
ズのパターン転写のように、プレス荷重が非常に大きく
なる場合に有効である。例えば、基板全面積に対して、
転写したパターンが半分の面積である場合、プレスによ
って、基板全面積の半分の面積をプレスする必要があ
る。凹凸型のプレスによって凹凸パターンを形成する場
合、凸パターンの形成に１００ｋｇｆ／ｃｍ ^２の凹凸型
のプレス圧力が必要であるとすると、１ｍ×１ｍの基板
サイズのインプリントでは、１００ｋｇｆ／ｃｍ^２×１
００ｃｍ×１００ｃｍ×０．５＝５００、０００ｋｇｆ
＝５００ｔのプレス荷重が必要となる。しかし、先のダ
ミーパターン１７を凹凸型１５に形成することにより、
型凸部の押し付ける面積を約半分に低減すれば、押し付
け荷重は、２５０ｔ程度にでき、約半分のプレス荷重に
低減することが可能となり、プレスによる凹凸パターン
形成を容易にすることができる。

【００３２】また、紫外線照射ではなく、熱による変性
を用いる方法を説明する。図３の凹凸型３のレジスト膜
２へのプレス工程において、凹凸型３がレジスト膜の熱
劣化温度になるようにヒーター６ｃを設定し、その凹凸
型３をレジスト膜にプレスする。例えば、ポリスチレン
の場合、熱劣化温度である２３０℃程度に設定するとよ
い。このことにより、紫外線照射によって変性させる場
合と同様に、図６のようなレジスト膜２に変性部１０と
非変性部１１を選択的に形成することができ、その後、
図７のようにウェットエッチングを施してパターン転写
を行うことができる。このような熱による変性を用いる
方法としては、凹凸型３のみならず、基板１がレジスト
膜の熱劣化温度になるようにヒーター６ｃを設定した
り、凹凸型３と基板１の両方をレジスト膜に使用される
高分子材料の熱劣化温度に設定して、型のレジスト膜へ
のプレスを行っても良い。ただし、この方法の場合、レ
ジスト膜２全てが変性しないように型３のレジスト膜２
へのプレス時間に注意が必要である。

【００３３】

【実施例１】２０ｍｍ角で厚さ０．６ｍｍのＳｉ基板の
表面にスピンコート法により、膜厚６μｍのスチレン系
樹脂のレジスト膜を形成した。この基板のレジスト膜に
前記Ｓｉ基板と同サイズの２０ｍｍ角、厚さ０．６ｍｍ
であって、片面には、パターンの最小線幅が１０μｍで
ある回路パターン形状で、深さ６μｍの凹パターンが設
けられている型を温度２００℃、プレス圧力１００ｋｇ
ｆ／ｃｍ^２でプレスした。プレス後、レジスト膜には、
回路パターン形状の凸パターンが形成された。このレジ
スト膜に、波長２５４ｎｍの紫外線ランプにより、紫外
線照射を行なった。その後、エッチング液をキシレンと
し、そのエッチング液中に基板を浸漬して、ウェットエ
ッチングを行なった。その結果、Ｓｉ基板上に回路パタ
ーン形状の凸パターンのみが残っていることを確認し
た。さらにその後、上記凸パターンをマスクとして、Ｓ
ｉ基板のエッチングを行なった。エッチング液には、弗
化水素酸：硝酸：酢酸の体積比を２：５：２に混合した
ふっ硝酸を使用した。このエッチング液に基板を浸漬す
るウェットエッチングによって、残っていたレジスト膜
以外の露出しているＳｉ基板表面をエッチングした。そ
の後、レジスト膜を全て除去したところ、レジスト膜が
残っていたＳｉ基板表面はレジスト膜がマスクとなった
ためエッチングされず、それ以外のＳｉ基板表面はエッ
チングされていた。比較例紫外線照射を行なわなかったこととレジスト膜のエッチ
ング液にポリスチレンの良溶媒であるシクロヘキサンを
使用したこと以外は、本発明の実施例と同様の条件で処
理した。この場合、プレス後のレジスト膜のウェットエ
ッチングにおいて、プレスによって形成された凸パター
ン形状がくずれてしまい、パターン転写は不可能であっ
た。

【００３４】

【実施例２】２０ｍｍ角で厚さ０．６ｍｍのＳｉ基板の
表面にスピンコート法により、膜厚２．５μｍのネガ型
フォトレジストのレジスト膜を形成した。この基板のレ
ジスト膜に前記Ｓｉ基板と同サイズの２０ｍｍ角、厚さ
０．６ｍｍであって、片面に、１ｍｍ間隔で線幅８０μ
ｍのラインパターンを配列した格子パターンで、ライン
部分の高さが５μｍの凸パターンが設けられている型を
温度１００℃、プレス圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ^２でプレス
した。プレス後、レジスト膜には、深さ約１μｍの格子
パターンの凹パターンが形成された。このレジスト膜
に、波長２５４ｎｍの紫外線ランプにより、紫外線照射
を行なった。その後、ネガ型フォトレジストの専用現像
液にてウェットエッチングを行なった。その結果、Ｓｉ
基板上に格子パターンの凸パターンのみが残っているこ
とを確認した。さらにその後、上記凸パターンをマスク
として、Ｓｉ基板のエッチングを行なった。エッチング
液には、弗化水素酸：硝酸：酢酸の体積比を２：５：２
に混合したふっ硝酸を使用した。このエッチング液に基
板を浸漬するウェットエッチングによって、残っていた
レジスト膜以外の露出しているＳｉ基板表面をエッチン
グした。その後、レジスト膜を全て除去したところ、レ
ジスト膜が残っていたＳｉ基板表面はレジスト膜がマス
クとなったためエッチングされず、それ以外のＳｉ基板
表面はエッチングされていた。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、上述のように、基板上に回路
パターンを転写するに際し、凹凸型のレジスト膜へのプ
レスによる凹凸パターンを形成後、レジスト膜に紫外線
照射を行なうことによってレジスト膜を選択的に変性さ
せる、あるいは凹凸型のプレス時に凹凸型の加熱温度に
よってレジスト膜を選択的に変性させるという方法によ
り、これまで困難であったレジスト膜のウェットエッチ
ングを可能とすることで、極めて精度が高く、生産性の
高いパターン転写を安価で簡便に実現する。さらに、紫
外線照射によって可溶化あるいは不溶化するレジスト膜
を転写するパターンによって選択できることで、凹凸型
のプレスによるレジスト膜の凹凸パターンの成形条件を
非常に良くでき、生産性向上が見込まれる。また、紫外
線照射によって変性しやすいレジスト膜とプレス成形し
やすいレジスト膜の２層構造のレジスト膜を使用した場
合、転写条件によっては、凹凸型でのプレス条件及び紫
外線照射条件をさらに改善可能となる。加えて、本発明
のダミーパターンを有する凹凸型でのプレスによる方法
を用いることにより、プレス荷重を大幅に低減すること
ができ、製造条件の改善、装置コストの低減化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レジスト膜を基板表面に形成した段階の説明図
である。

【図２】凹凸型の形状の説明図である。

【図３】凹凸型をレジスト膜にプレスする工程の説明図
である。

【図４】凹凸型によってレジスト膜をプレスした後のレ
ジスト膜形状の説明図である。

【図５】レジスト膜への紫外線照射工程の説明図であ
る。

【図６】紫外線照射後のレジスト膜の説明図である。

【図７】ウェットエッチング工程の説明図である。

【図８】紫外線照射によって可溶化するレジスト膜を用
いた場合の、ウェットエッチング後のレジスト膜の説明
図である。

【図９】紫外線照射によって不溶化するレジスト膜を用
いた場合の、ウェットエッチング後のレジスト膜の説明
図である。

【図１０】紫外線照射とウェットエッチングを同時に行
なう方法の説明図である。

【図１１】２層構造のレジスト膜を基板表面に形成した
段階の説明図である。

【図１２】凹凸型によって２層構造のレジスト膜をプレ
スした後のレジスト膜形状の説明図である。

【図１３】紫外線照射後の２層構造のレジスト膜の説明
図である。

【図１４】ダミーパターンを有する凹凸型の説明図であ
る。

【図１５】ダミーパターンを有する凹凸型によってプレ
スした後のレジスト膜の説明図である。

【図１６】ダミーパターンを有する凹凸型によってプレ
スし、さらに紫外線照射した後のレジスト膜の説明図で
ある。

【図１７】ダミーパターンを有する凹凸型によってプレ
スし、紫外線照射をした後に、ウェットエッチングを行
なった後のレジスト膜の説明図である。

【符号の説明】

１基板２レジスト膜３凹凸型４凹凸型の凸部７レジスト膜の凸パターン８レジスト膜の凹パターン９紫外線ランプ１０レジスト膜の変性部１１レジスト膜の非変性部１２エッチング液１３容器１４表層のレジスト膜１５ダミーパターンを有する凹凸型１６転写パターン１７ダミーパターン１８ダミーパターン型によって形成されたレジスト膜
のダミーパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｊ 9/02 Ｈ０１Ｊ 9/02 ＲＨ０１Ｌ 21/30 ５６１ (72)発明者木田健一郎石川県松任市坊丸町３番地Ｆターム(参考） 2H025 AB16 AC01 AC04 AD01 AD03 DA13 FA01 FA03 FA15 2H096 AA25 BA01 BA09 CA16 DA10 EA02 EA03 EA30 GA02 JA02 KA02 5C027 AA01 BB01 5F046 AA28 BA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上への回路パターンの転写に際し、
基板上に形成された高分子材料のレジスト膜を凹凸を有
する凹凸型によってプレスして行う半導体デバイス製造
におけるパターン転写において、凹凸型のプレスによっ
て形成されたレジスト膜の凸パターン部分と凹パターン
部分を紫外線のマスクとして使用し、レジスト膜に紫外
線照射させて、レジスト膜に変性部と非変性部を選択的
に形成すること特徴とする半導体デバイス製造における
パターン転写方法。
【請求項２】前記レジスト膜の変性部と非変性部との
いずれかを可溶化させる場合において、レジスト膜にポ
ジ型フォトレジスト、ＤｅｅｐＵＶ用ポジ型レジスト、
電子線用レジスト、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポ
リメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）及びそれらの共重
合体を使用することを特徴とする請求項１記載の半導体
デバイス製造におけるパターン転写方法。
【請求項３】前記レジスト膜の変性部と非変性部との
いずれかを可溶化させる場合において、レジスト膜にネ
ガ型フォトレジスト、ＤｅｅｐＵＶ用ネガ型レジストを
使用することを特徴とする請求項１記載の半導体デバイ
ス製造におけるパターン転写方法。
【請求項４】基板側に紫外線照射によって変性する下
層のレジスト膜を形成し、その表層に凹凸型のプレスに
よって表層のレジスト膜を形成する２層構造のレジスト
膜を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体デ
バイス製造におけるパターン転写方法。
【請求項５】基板に少なくとも２種類のレジスト膜材
料のフィルムを貼り合わせて形成しておき、複数層構造
のレジスト膜を形成することを特徴とする請求項１又は
請求項４記載の半導体デバイス製造におけるパターン転
写方法。
【請求項６】凹凸型プレスによってレジスト膜に凹凸
パターンを形成後、エッチング液に基板を浸漬すると同
時に紫外線照射を行うことを特徴とする請求項１記載の
半導体デバイス製造におけるパターン転写方法。
【請求項７】転写するパターン形状の凹凸の他にその
パターンサイズよりも小さな凹凸が形成されたダミーパ
ターンを有する凹凸型を用いてプレスすることを特徴と
する請求項１記載の半導体デバイス製造におけるパター
ン転写方法。
【請求項８】基板上への回路パターンの転写に際し、
基板上に形成された高分子材料のレジスト膜を凹凸を有
する凹凸型によってプレスして行う半導体デバイス製造
におけるパターン転写において、凹凸型あるいは基板の
どちらか、もしくはその両方をレジスト膜に使用される
高分子材料の熱劣化温度に設定して、凹凸型のレジスト
膜へのプレスを行うことにより、レジスト膜に変性部と
非変性部を選択的に形成することを特徴とする半導体デ
バイス製造におけるパターン転写方法。